所属领域： A 电子信息技术

技术成果简介

在工业、制造业和建筑业等许多领域中，如机械手臂、建筑结构健康监测、桥梁建设、机械零件加工、微机电系统等，曲率是一个非常重要的参数。但由于在实际中很难被直接测量，而是通过结构的应变等信息来间接地推算出曲率信息，所以使得曲率的直接测量成为一个难题。传统上有多种方法可获得结构的弯曲形变大小，但大都受到一定条件的制约，比如形变后无法恢复，不适用于埋入式测量等。因此，光纤曲率传感器以其具有体积小，质量轻，易弯曲且适用于埋入式分布测量的优点应运而生。目前用于曲率测量的光纤传感器，一般采用光纤光栅、长周期光纤光栅的波长位 移检测技术，将曲率变化转化为应变的变化来进行测量，这些方法系统复杂，造价昂贵，受外界环境(如温度等)的影响较大，会出现交叉敏感的问题。本成果提出一种具有温度不敏感特性的高灵敏度光纤曲率传感结构，研究了这种新型光纤曲率传感结构的曲率和温度特性。该结构以三芯光纤为中心敏感元件，在两端的单模光纤与三芯光纤之间熔接两段多模光纤作为桥梁，以获得高质量的干涉光谱，同时抑制包层模式的干扰。

技术成果前景

该技术利用三芯光纤模间干涉的原理测量曲率要比其他光纤曲率传感技术具有更高的灵敏度，更低廉的成本，更简单的制作过程，且结构紧凑，参数多样，更适用于实际应用；通过在三芯光纤与单模光纤之间引入多模光纤使更多光进入三芯光纤的纤芯而非包层中，抑制了包层模式间干涉对其曲率特性和温度特性的干扰，保证了该结构的 温度不敏感特性以及曲率响应的线性度；通过在三芯光纤与单模光纤之间引入多模光纤而使透射谱的干涉条纹对比度有明显提高，从3dB左右提高到14dB, 波谷的半高宽明显变窄，更有利于对波谷移动量的监测；多纤芯独立且热光系数相近而具有温度不敏感的特性，有效避免温度变化带来的干扰。